一种改性海泡石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于吸附材料领域，提供了一种改性海泡石及其制备方法和应用。改性海泡石由以下步骤制得：(1)将海泡石加入磷酸二氢钾溶液中搅拌；(2)将三氯化铁溶液加入到步骤(1)的混合液并维持搅拌；(3)调节混合液的pH并维持搅拌；(4)将反应完毕的海泡石经冲洗、抽滤、烘干、研磨、过筛后制得改性海泡石；制备方法成本低廉、简便易行，无须高温煅烧即可完成对海泡石的改性。本发明专利技术提供的海泡石能够用于吸附水体中的重金属，对镉的吸附效果极佳。对镉的吸附效果极佳。对镉的吸附效果极佳。

【技术实现步骤摘要】
一种改性海泡石及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸附材料领域，尤其涉及一种改性海泡石的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]水体重金属污染属于严重的环境污染，其主要来源于人类生产活动，如采矿、电镀、冶炼等。这些重金属不可降解性，极易在水环境中积累，并通过食物链蓄积到人体内，直接危害人体健康。
[0003]常用的水体重金属去除方法有化学沉淀、离子交换、浮选法、膜分离法、电化学处理法、混凝
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絮凝、吸附等。与其他方法相比，吸附法具有工艺成熟、处理效率高、环境友好等优点。近年来，作为一种储量巨大、来源广泛、以及具备一定吸附性能的材料，矿物材料如天然海泡石被用来改性制备成吸附剂。不但有效地去除了水体中的重金属离子，而且也实现了农业废弃物的资源化利用。
[0004]比如中国专利CN112354514A(公开日2021年02月12日)公开了一种用于吸附废水中重金属镉的碱刻蚀海泡石，该专利先用盐酸提纯天然海泡石作为纯化海泡石，再采用无水碳酸钠(Na2CO3)作为刻蚀剂、硝酸钠(NaNO3)作为熔融盐，在高温下对纯化海泡石进行碱刻蚀，通过洗涤和干燥，最终制备得到碱刻蚀海泡石。但该改性方法需要经高温煅烧后才能够打通海泡石内孔道，生产能耗较高且工艺复杂，其公开的海泡石对重金属的吸附量也偏低。
[0005]因此，本领域亟需一种简便易行、能够在常温下完成对海泡石改性的海泡石改性方法，并且改性后的海泡石具有较好的吸附性能。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种改性海泡石及其制备方法和应用，采用磷酸二氢钾和三氯化铁对海泡石进行修饰，能够在常温下完成对海泡石的改性。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种改性海泡石的制备方法，包含如下步骤：
[0008](1)将海泡石加入磷酸二氢钾溶液中搅拌；
[0009](2)将三氯化铁溶液加入到步骤(1)的混合液并维持搅拌；
[0010](3)调节混合液的pH并维持搅拌；
[0011](4)将反应完毕的海泡石经冲洗、抽滤、烘干、研磨、过筛后制得改性海泡石。
[0012]优选的，步骤(1)中海泡石的加入量为5～15g。
[0013]优选的，步骤(1)中磷酸二氢钾溶液浓度为0.7～1.0mol/L，磷酸二氢钾溶液加入量为120～150mL。
[0014]优选的，步骤(1)中反应温度为20～30℃，反应时间为0.5～1.5h，搅拌转速为200～400r/min。
[0015]优选的，步骤(2)中三氯化铁溶液浓度为1.2～1.8mol/L、三氯化铁溶液加入量为80～120mL。
[0016]优选的，步骤(2)中反应温度为20～30℃，反应时间为0.5～1.5h，搅拌转速为200～400r/min。
[0017]优选的，步骤(3)中采用1mol/L的氢氧化钠溶液调节新混合液pH至9.0～10.0。
[0018]优选的，步骤(3)中反应温度为20～30℃，反应时间为1～3h，搅拌转速为200～400r/min。
[0019]优选的，步骤(4)中将反应完毕的海泡石经去离子水冲洗3～5次。
[0020]优选的，步骤(4)中将去离子水冲洗后的海泡石进行抽滤，抽滤方式为本领域技术人员的常规手段。
[0021]优选的，步骤(4)中将抽滤后的海泡石在烘箱中进行烘干；进一步优选的，烘干温度为50～80℃，烘干时间为4～6h。
[0022]优选的，步骤(4)中将烘干完毕的海泡石进行研磨，研磨方式为本领域技术人员的常规手段。
[0023]优选的，步骤(4)中对研磨后的海泡石采用100目筛网进行过筛。
[0024]本专利技术的另一目的，在于提供一种由上述改性方法改性后的海泡石。
[0025]本专利技术的再一目的，在于提供改性海泡石吸附水体中重金属的应用。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]1、本专利技术提供的改性海泡石成本低廉、取材绿色环保，对重金属镉展现出优秀的吸附效果，以及优秀的吸附稳定性和选择性吸附性能，改性后的海泡石对水体中镉的吸附量能够达到59.5mg/g，远超现有技术。
[0028]2、本专利技术仅以磷酸二氢钾和三氯化铁对海泡石进行改性，相较现有技术，并不需要高温煅烧打开海泡石内部孔道，同时优化了工序，节约了生产成本。
[0029]3、本专利技术提供的改性海泡石在增加海泡石表面吸附位点的同时也增大其比表面积，提高了吸附量和吸附速率，同时也为天然矿物材料的利用探索提供了方向。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术未改性海泡石SEM电镜扫描图；
[0032]图2为本专利技术实施例3改性后的海泡石SEM电镜扫描图；
[0033]图3为本专利技术未改性海泡石以及实施例3改性后海泡石的XPS图；
[0034]图4为相同温度、不同pH下实施例3改性海泡石对相同镉浓度的吸附量测试结果图；
[0035]图5为实施例3改性后的海泡石吸附镉后的SEM电镜扫描图；
[0036]图6为实施例3改性后的海泡石吸附镉前后的XPS图；
[0037]图7为实施例3改性后的海泡石吸附镉前后的FT
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IR红外光谱图；
[0038]图8为相同温度、相同pH下实施例3改性海泡石对不同镉浓度的Langmuir吸附等温线；
[0039]图9为相同温度、相同pH下实施例3改性海泡石对不同镉浓度的Freundlich吸附等温线；
[0040]图10为实施例3改性海泡石在10℃吸附镉的动力学测试图；
[0041]图11为实施例3改性海泡石在25℃吸附镉的动力学测试图；
[0042]图12为实施例3改性海泡石在40℃吸附镉的动力学测试图。
具体实施方式
[0043]本专利技术提供了一种改性海泡石的制备方法，包含如下步骤：
[0044](1)将海泡石加入磷酸二氢钾溶液中搅拌；
[0045](2)将三氯化铁溶液加入到步骤(1)的混合液并维持搅拌；
[0046](3)调节混合液的pH并维持搅拌；
[0047](4)将反应完毕的海泡石经冲洗、抽滤、烘干、研磨、过筛后制得改性海泡石。
[0048]优选的，步骤(1)中海泡石的加入量为5～15g；进一步优选的，海泡石的加入量为10g。
[0049]优选的，步骤(1)中磷酸二氢钾溶液浓度为0.7～1.0mol/L，磷酸二氢钾溶液加入量为120～150mL；进一步优选的，磷酸二氢钾溶液浓度为0.8mol/L，磷酸二氢钾溶液加入量为140mL。
[0050]优选的，步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性海泡石的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)将海泡石加入磷酸二氢钾溶液中搅拌；(2)将三氯化铁溶液加入到步骤(1)的混合液并维持搅拌；(3)调节混合液的pH并维持搅拌；(4)将反应完毕的海泡石经冲洗、抽滤、烘干、研磨、过筛后制得改性海泡石。2.根据权利要求1所述的改性海泡石的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中海泡石的加入量为5～15g，磷酸二氢钾溶液浓度为0.7～1.0mol/L，磷酸二氢钾溶液加入量为120～150mL，反应温度为20～30℃，反应时间为0.5～1.5h，搅拌转速为200～400r/min。3.根据权利要求2所述的改性海泡石的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中三氯化铁溶液浓度为1.2～1.8mol/L、三氯化铁溶液加入量为80～120mL，反应温度为20～30℃，反应时间为0.5～1.5h，搅拌转速为200～400r/min。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刘春，任静静，张丹凤，蔡嘉哲，程露，王昕颖，何俊峰，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：